环氧树脂及其复合材料酸性盐雾老化机理及性能

现役油田用玻璃纤维增强复合材料(GFRP)常工作于酸性盐雾条件之中,为研究盐雾溶液在树脂、GFRP中的扩散行为,分析老化机理及性能,制备了环氧树脂浇铸体及其GFRP NOL环,进行为期50天酸性盐雾老化试验。X射线光电子能谱分析,能谱分析结果表明,溶液中的金属离子、非金属离子由于体积、电荷平衡的限制难以进入材料内部,材料性能劣化主要是由于水分子、 H⁺的扩散造成的,其扩散行为符合Fick扩散定律,扩散系数为7.26×10^-4 mm²/h。傅里叶变换红外光谱显示,靠近外部盐雾溶液的部位,树脂受损严重,形成更多的分子间氢键,推测水分子、 H⁺沿树脂厚度方向不是均匀分布的。水分子对树脂高分子交联网络产生溶胀作用、在界面产生应力降低界面性能,扫描电子显微镜测试表明,出现了界面脱黏现象;H⁺会促进酯基的水解并且破坏纤维的完整性,玻璃纤维表面产生了裂纹。老化50 d后GFRP的玻璃化转变温度降低、力学强度下降,层间剪切强度、拉伸强度保留率分别为80.79%,80.22%。